2.2.1 Yleistä
Ydinjätehuollon ja loppusijoituksen ympäristövaikutukset voidaan jakaa säteilyyn liittyviin ja muihin vaikutuksiin. Muilla vaikutuksilla tarkoitetaan lähinnä ns. sosiaalisia, psykososiaalisia ja taloudellisia vaikutuksia. Näille on käytetty myös yhteisenä yleisnimityksenä ”yhteiskunnallisia” vaikutuksia kuvaa-maan niiden erilaista luonnetta verrattuna säteilyn ihmiseen ja luontoympäristöön aiheuttamiin fysiologi-siin ja luonnontieteellifysiologi-siin vaikutukfysiologi-siin. Toisaalta säteilyvaikutusten jyrkkä erottelu muista vaikutuksista on vaikeaa, sillä mahdollisilla säteilyvaikutuksilla on esimerkiksi fysiologisten terveysvaikutusten tai niiden uhan kautta luonnollisesti yhteys myös psykososiaalisiin ja taloudellisiin vaikutuksiin.
Yhteiskunnallisia vaikutuksia voidaan tarkastella suoraan laitoksesta aiheutuvina tai välillisesti esi-merkiksi yhdyskuntarakenteen muutosten tai ns. imagovaikutusten kautta. Nämä vaikutukset ovat luonnollisesti merkittävimmät loppusijoituslaitoksen ympäristössä. Kuljetusten osalta vaikutukset voivat koskettaa laitoksen sijainnista ja kuljetustavasta riippuen suurempaa väestömäärää.
Lakisääteisessä ympäristövaikutuksen arviointimenettelyssä (YVA) sovelletaan luonnontieteellisten ja teknisten arviointimenetelmien lisäksi myös yhteiskuntatieteellisen tutkimuksen menetelmiä. Siinä otetaan huomioon sekä suorat että epäsuorat vaikutukset. Edellä kuvattujen yhteiskunnallisten ja sätei-lyvaikutusten lisäksi loppusijoituslaitoksen tai muiden ydinjätehuollon osina toimivien ydinlaitosten rakentamisesta aiheutuu luonnollisesti ympäristöön normaalin teollisuusrakentamisen vaikutuksia (esim. pöly, melu, tärinä, maisemamuutokset ja tarvittavat maankäytön ratkaisut).
Seuraavassa keskitytään tarkastelemaan käytetyn polttoaineen huollosta ympäristölle mahdollisesti aiheutuvia säteilyvaikutuksia.
2.2.2 Säteilyvaikutukset
Käytetyn ydinpolttoaineen huollon terveysvaikutuksia arvioidaan normaalitoiminnasta aiheutuvien todellisten sekä mahdollisten onnettomuustilanteiden aiheuttamien päästöjen perusteella laskemalla kuvitteelliselle ihmiselle joko elimistöön joutuneen radioaktiivisen aineen tai suoran ulkoisen säteilyn aiheuttama säteilyannos. Laskettua säteilyannosta verrataan asetettuihin turvallisuuskriteereihin. Sätei-lyannoksien suuruutta tarkastellaan erityisesti säteilylle eniten altistetun ryhmän yksilöannosten kan-nalta. Laajemman alueen väestölle pidemmällä aikavälillä yhteensä aiheutuvia säteilyvaikutuksia voi-daan arvioida ns. väestöannoksen avulla. Ydinlaitosten välittömässä läheisyydessä asukkaille aiheutu-vien yksilöannoksien tulee viranomaismääräysten mukaan pysyä selvästi luonnollisen taustasäteilyn tasoa pienempänä. Suomessa viranomaisten asettama enimmäisyksilöannos on 0,1 mSv (millisievert) vuodessa. Tämä on alle 3 % suomalaisten keskimääräisestä, pääosin luonnollisesta taustasäteilystä ja huoneilman radonista aiheutuvasta säteilyannoksesta (noin 3,7 mSv/vuosi).
Huolimatta radioaktiivisten aineiden hajoamisesta eräät pitkäikäisimmät aineet eivät ehdi kokonaan hävitä esimerkiksi kallioperässä kulkeutumisen kuluessa ja voivat näin ollen vapautua biosfääriin ja säilyä siellä kauan ja aiheuttaa pitkäaikaista säteilyaltistusta. Valtioneuvoston esittämien yleisten tur-vallisuusvaatimusten mukaisesti säteilystä aiheutuvia haittoja on tarkasteltava myös pitkien aikavälien
kuluessa. Koko ydinpolttoainekierron kattavissa kansainvälisissä selvityksissä on arvioitu eri vaihei-den osuutta kokonaisväestöannokseen. Tällöin lasketaan yhteen koko tarkasteluajanjaksona ja kulloin-kin tarkasteltavalla kohdealueella kertyvät säteilyannokset käyttäen mittayksikkönä mansievertiä (manSv). Tällöin tarkastelujakson pituus ja alueen suuruus vaikuttavat pitkäikäisten radioaktiivisten aineiden osalta merkittävästi kokonaisväestöannoksen suuruuteen.
Välivarastointi
Ydinvoimalaitosten normaalikäytöstä ympäristöön aiheutuvat säteilyvaikutukset ovat tehtyjen arvioi-den mukaan erittäin alhaiset luonnon taustasäteilyyn verrattuna. Käytetyn ydinpolttoaineen välivaras-toinnista joko voimalaitoksella tai erillisessä välivarastossa aiheutuvat päästöt normaalikäytössä ovat edelleen olennaisesti pienemmät kuin päästöt itse ydinvoimalaitoksilta eli luonnon taustasäteilyn aiheut-tamiin annoksiin verrattuina merkityksettömiä.
Käytännön kokemukset ovat osoittaneet märkä- ja kuivavarastoissa tapahtuvan käytetyn ydinpolttoai-neen välivarastoinnin olevan koeteltua ja turvallista tekniikkaa. Vesiallasvarastoinnin keskeinen turvalli-suuskysymys on jäähdytyksen keskeytymättömyyden takaaminen. Varastolaitokset suunnitellaankin kestämään suuria mekaanisia rasituksia ja muita häiriöitä kuten esimerkiksi sähkön saannin katkoksia.
Jälleenkäsittely
Jälleenkäsittelylaitoksen normaalikäytössä vapautuvista pitkäikäisistä radioaktiivisista aineista aiheu-tuvat väestöannokset ovat tehtyjen arvioiden mukaan suuremmat kuin ydinvoimalaitoksen vastaavasti aiheuttama väestöannos [OECD 2000].
Onnettomuustilanteiden vaarallisuus riippuu olennaisesti laitoksilla käsiteltävien materiaalien laa-dusta ja niiden sisältämien radioaktiivisten aineiden määristä. Merkittävä ero esimerkiksi jälleenkäsit-telylaitoksen ja ydinvoimalaitoksen välillä on se, että samanaikaisesti käsiteltävä radioaktiivisten ai-neiden määrä on jälleenkäsittelylaitoksella olennaisesti pienempi. Toisaalta aineet ovat siellä helposti leviävässä muodossa (liuoksina, jauheina, kaasuina) ja niissä tapahtuu voimakkaita fysikaalisia ja ke-miallisia reaktioita. Korkea-aktiivisten nestemäisten jätteiden kiinteytysprosessissa, lasittamisessa, ei ole kokemusten perusteella todettu merkittäviä turvallisuusongelmia.
Käytetyn polttoaineen kapselointi
Käytetyn polttoaineen kapseloinnissa loppusijoituslaitokselta normaalitilanteessa tapahtuvat radioak-tiivisten aineiden päästöt ovat tehtyjen arvioiden mukaan pienempiä kuin ydinvoimalaitoksen vastaa-vat päästöt ja luonnon taustasäteilyyn verrattuna merkityksettömät. Kapselointilaitoksen työntekijöille aiheutuvat säteilyannokset ovat arvioiden mukaan [Rossi ym. 1999 & 2009] niin ikään pienempiä kuin ydinvoimalaitosten henkilökunnalleen aiheuttamat.
Myös kapselointilaitoksella kerrallaan käsiteltävät radioaktiivisten aineiden määrät ovat pieniä ver-rattuna ydinvoimaloiden vastaaviin materiaalimääriin. Kapselointi tapahtuu eristetyissä kammioissa kauko-ohjatusti lämpötilan ja paineen ollessa alhaiset, mitkä pienentävät mahdollisten käsittelyhäiriöi-den tokäsittelyhäiriöi-dennäköisyyttä sekä alentavat niistä aiheutuvien päästöjen määriä. Kapselointi ei edellytä radio-aktiivisen materiaalin prosessointia, ja siksi siihen liittyvät turvallisuusriskit ovat selvästi pienemmät
kuin jälleenkäsittelylaitoksen riskit. Radioaktiivisten aineiden päästöjä voi tapahtua ainoastaan poltto-aine-elementtien vaurioituessa esimerkiksi putoamisen seurauksena. Kapselointilaitoksista ei toistai-seksi ole todellisia käyttökokemuksia, mutta kapselointiprosessin voidaan perustellusti olettaa olevan säteilyturvallisuuden kannalta vaikeuksitta toteutettavissa. Samaan suuntaan viittaavat välivarastointi-laitoksien ja jälleenkäsittelyvälivarastointi-laitoksien polttoaineen siirto- ja käsittelytekniikasta saadut kokemukset.
Radioaktiivisten aineiden kuljetukset
Käytetyn ydinpolttoaineen ja muiden radioaktiivisten materiaalien kuljetuksista on paljon kokemuksia ja niitä varten on luotu toimivat järjestelmät ja kattavat kansainväliset turvallisuusmääräykset. Kulje-tussäiliöratkaisut on testattu monipuolisesti erilaisia häiriötilanteita (mm. rajut törmäykset, tulipalot ja veteen uppoamiset) silmällä pitäen.
Kuljetusten aiheuttamia riskejä arvioitaessa turvallisuusanalyyseissa on tarkasteltu normaaleja kulje-tuksia sekä erilaisia häiriö- ja onnettomuustilanteita. Tutkimustulosten perusteella [Suolanen ym. 1999
& 2004] kuljetusten aiheuttamat säteilyannokset ovat vähäisiä verrattuna luonnon taustasäteilyyn.
Vakavissakin kuljetussäiliön vaurioitumistilanteissa radioaktiivisten aineiden päästön aiheuttama väes-töannos jäisi alle kymmenesosaan luonnon taustasäteilystä saatavaan annokseen.
Loppusijoitus kallioperään
Kapselointivaiheen jälkeen käytetyn ydinpolttoaineen syvälle kallioperään tapahtuvassa loppu-sijoituksessa ei ole nähtävissä suuria kertapäästöjä aiheuttavia onnettomuuksia, jotka aiheuttaisivat nopeasti ilmeneviä säteilyvaikutuksia väestössä. Loppusijoituksen mahdolliset säteilyvaikutukset kohdistuvat laitoksen lähiseudun asukkaisiin ja ne todennäköisesti ajoittuvat kauas tulevaisuuteen [Rasilainen ym. 2000 & 2001, Rasilainen & Vuori 1999].
Kallioperään sijoitetun ydinpolttoaineen sisältämät radioaktiiviset aineet voivat teknisten vapautu-misesteiden mahdollisesti vaurioiduttua vapautua ensin kallioperään liukenemalla pohjaveteen ja kul-keutua edelleen pohjavesivirtausten kuljettamana kallioperästä biosfääriin sekä aiheuttaa sen jälkeen eri altistusreittien kautta säteilyannoksia. Nykyisten laskelmien mukaan luonnolliset radionuklidien vapautumisesteet (lähinnä kallio) ja tekniset esteet (kapselointi, bentoniitti) varmistavat suunnitellusti toimiessaan, että ympäristössä asuville henkilöille aiheutuva vuosittainen säteilyaltistuksen lisäys olisi luokkaa 0,001 mSv. Suuremmille väestöryhmille keskimäärin aiheutuvat annokset jäisivät hyvin pal-jon edellä mainittua arvoa pienemmiksi. Näin myös väestöannos jäisi pieneen murto-osaan taustasätei-lyn aiheuttamaan väestöannokseen verrattuna.
Merkittävin haitta loppusijoitustilan moniestejärjestelmälle voisi aiheutua jääkauden jälkeisistä maankuoren lohkoliikunnoista. Tällaisten tapausten vaikutuksia on arvioitu olettaen erittäin pessimis-tisesti, että jo 1000 vuoden kuluttua1 voimakas loppusijoitustilaa leikkaava siirros rikkoisi kymmeniä kapseleita samanaikaisesti. Tulosten mukaan ympäristön väestölle aiheutuva säteilyannoksen lisäys
1 Näin pian oletettava kalliosiirros yliarvioi merkittävästi säteilyvaikutuksia, koska tällöin jätteiden aktiivisuu-den vähenemistä ajan kuluessa ehtii tapahtua vain vähäisessä määrin. Nykyisen käsityksen mukaan jääkausi tulee Suomeen vasta kymmenien tuhansien vuosien päästä.
jäisi luonnolliseen taustasäteilyyn verrattuna vähäiseksi ja annoksen odotusarvo turvallisuusvaatimus-ten mukaisen annosrajan alapuolelle. Loppusijoitustilat sijoitetaan kuiturvallisuusvaatimus-tenkin turvallisuussyistä mah-dollisimman ehjiin kalliolohkoihin, sillä liikunnot todennäköisimmin tapahtuvat ensisijaisesti jo ole-massa olevia liikuntasaumoja (mm. rako- ja ruhjevyöhykkeet) pitkin. Lisäksi täyteaineena käytettävä bentoniitti suojaa kapseleita loppusijoitustilassa tapahtuvilta pienehköiltä kallioperän liikunnoilta.
Geologisen loppusijoituksen säteilyvaikutuksia arvioitaessa tarkastellaan ketjua, jonka muodostavat kupari-rautakapselin korroosiotarkastelu tai vaurioituminen mekaanisesti, pohjaveden virtaustarkastelut, radionuklidien leviämistarkastelu pohjaveden virtauskentässä, sekä radionuklidien leviämistarkastelu biosfäärissä ja ihmisen altistus säteilylle elinpiirissään. Perustapaukseksi oletetaan tilanne, jossa kal-lioperässä nyt vallitsevat olosuhteet jatkuvat myös tulevaisuudessa. Herkkyystarkasteluissa taas selvi-tetään perustapauksesta poikkeavien kehityskulkujen seurauksia, jolloin laskelmissa vaihdellaan mm.
pohjaveden kemiallisia ominaisuuksia sekä pohjaveden virtaamaa ja ajanhetkeä, jolloin radionuklidit alkavat vapautua pohjaveteen. Lisäksi herkkyystarkasteluissa on selvitetty myös ihmisen tahatonta tunkeu-tumista loppusijoitustilaan. Taulukkoon 2 on koottu suppea yhteenveto [Rasilainen & Vuori 1999] suoma-laisissa turvallisuusanalyyseissa [Vieno & Nordman 1999] tarkastelluista tapauksista. Lasketut säteilyan-nokset jäivät kaikissa yhdistelmissä viranomaisten esittämiä annosrajoituksia alhaisemmiksi ja myös epä-todennäköisten onnettomuuksien tapauksessa luonnon taustasäteilyn aiheuttamia annoksia pienemmiksi.
Kokonaissäteilyvaikutukset ydinjätehuollon eri vaihtoehdoissa
Ydinjätehuollon vaihtoehtoratkaisujen ympäristölle aiheuttamia kokonaissäteilyvaikutuksia verrattaes-sa on otettava huomioon koko ydinpolttoaineen kierto alkaen uraanimalmin louhinnasta, koska eri vaihtoehdoissa materiaalivirrat merkittävästi poikkeavat toisistaan [OECD 2000, Vuori 1996]. Tällöin tulee tarkastella myös mm. mahdollisen jälleenkäsittelyn vaikutusta väestöannoksiin ja säteilyriskei-hin. Laskennallisiin väestöannoksiin vaihtoehtoisissa prosesseissa ja jälleenkäsittelyn eri vaiheissa vaikuttavat hyvin monet tekijät, eikä suoran loppusijoituksen strategiaa ja jälleenkäsittelyn sisältävää ydinjätehuollon strategiaa voida yksiselitteisesti asettaa paremmuusjärjestykseen.
Polttoainekierron alkupäässä eli uraanin louhinnasta ja malminrikastuksesta aiheutuvat jätteet sisäl-tävät luonnon radioaktiivisia aineita, jotka sisältyvät uraanin luonnossa esiintyvistä isotoopeista (U-238 ja U-235) alkaviin pitkiin hajoamisketjuihin. Malmia käsiteltäessä näihin hajoamisketjuihin sisältyvät uraania lyhytikäisemmät aineet, kuten radium ja siitä hajoamistuotteena syntyvä radon aihe-uttavat pitkään jatkuvan altistusmahdollisuuden radioaktiivisille aineille. Tämän vuoksi uraanimalmin louhinnasta ja malminrikastuksesta aiheutuvat jätteet on eristettävä luotettavasti elävästä luonnosta.
Nykyisin toimivilla kaivoksilla on kiinnitetty huomattavasti aiempaa enemmän huomiota malmin-louhinnan ja malminrikastuksen tuottamien jätekasojen jälkihoitoon eristämällä ne suojaavilla saviker-roksilla, jolloin niiden läpi tihkuu vain vähän radioaktiivista radonkaasua, jonka puoliintumisaika on alle 4 vuorokautta. Uraanikaivos- ja malminrikastusjätteistä vapautuvan radonin aiheuttamaa väestön altistumista koskevia laskelmia on viime aikoina tarkennettu käyttäen parempia leviämismalleja sekä todellisten kaivosalueiden ympäristön väestöjakautumia. Uusimmat arviot ovat aiempia alhaisempia ja tuotettua sähköenergiayksikköä kohden väestölle aiheutuvan yhteenlasketun säteilyannoksen arvioi-daan olevan noin 1 manSv/GWa, mikä on samaa luokkaa kuin ydinvoimalaitosten normaalikäytöstä aiheutuva väestöannos.
Taulukko 2. Suomalaisissa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen turvallisuusanalyyseissa tarkas-teltuja tapauksia. [Rasilainen & Vuori 1999].
Tapaus Perustelu Pohjavesikemian
muutokset
Peruskalliosta tavattu kemiallisesti erilaisia pohjavesiä; kemia olennaisesti mu-kana kupari-rautakapselin korroosiossa, radionuklidien liukenemisessa pohjave-teen ja radionuklidien vuorovaikutuksessa kivi-vesisysteemissä
• pelkistävä (perustapaus) • loppusijoitussyvyydellä nykyisin vallitseva tilanne
• hapettava • lähempänä maanpintaa vallitseva tilanne; vaikuttaa merkittävästi kapselin korroosioon, radionuklidien liukoisuuteen ja leviämiseen; jääkaudet voivat syöttää hapettavaa sulamisvettä kallioruhjeisiin
• suolainen • rannikoilla tavattu syviä lähes liikkumattomia suolaisia pohjavesiä; vaikuttaa radionuklidien liukoisuuteen ja leviämiseen; jääkaudet voivat siirtää makean ja suolaisen veden rajapintaa
Pohjaveden virtaama Radionuklidien leviäminen tapahtuu pohjaveden välityksellä; mikäli pohjavesike-mia ei muutu, pohjaveden kuljetuskyky on suoraan riippuvainen virtaamasta
• uusia ruhjeita • jääkausien yhteydessä voi kallion jännitystila laueta uusien vettä hyvin johta-vien ruhjeiden syntymisen kautta
• häiriintynyt vyöhyke • tunnelien louhiminen häiritsee kallion jännitystilaa ja voi aikaansaada tunneli-en ympärille vettä paremmin johtavan vyöhykketunneli-en
Kapselin elinikä Kuparin korroosionopeuden arviointi riippuu monista tekijöistä
• odotettu elinikä vähintään 100 000 vuotta
(perustapaus)
• kuparin korroosio on hidasta vallitsevissa kemiallisissa olosuhteissa
• alun pitäen viallisia kapse-leita, esim. reikiä, viallinen hitsisauma
• kapselin valmistuksen laadunvarmistus vastaavan teollisen toiminnan tasoa
• hapettava pohjavesi • hapettava pohjavesi korrodoi kuparia
• kallioliikunnot vaurioittavat kapselia
• kallioliikuntoja tiedetään tapahtuneen Suomessakin
Jääkausien vaikutukset Jääkausia tiedetään olleen Suomen leveysasteilla ja voidaan olettaa olevan myös tulevaisuudessa; jääkausien kaikkia yksityiskohtia ei tunneta
• maan nousu rannikolla • nykyiset maannousunopeudet tunnetaan
• vaikutus pohjavesikemiaan • sulamisvesien tunkeutumiseen kallioperään liittyy epävarmuuksia
• kallioliikunnot • jääkauden aikana kallion jännitystila vaihtelee, jännitysten laukaisemat maan-järistykset voivat aiheuttaa kallioliikuntoja ja uusia ruhjeita, vaikkakin jännityk-set useimmiten purkautuvatkin olemassa olevia ruhjeita pitkin
Tunkeutuminen loppusijoitustilaan
Ihmisen voidaan kuvitella tunkeutuvan tahattomasti loppusijoitustilaan2
• koeporaus • kairausnäytteen käsittely voi altistaa työntekijät säteilylle
• syvä porakaivo • loppusijoitustilan lähelle voidaan tehdä porakaivo, jos sijoitustilasta ei tiedetä
2 Turvallisuusanalyyseissa ei ole tarkasteltu ihmisen tahallista tunkeutumista loppusijoitustilaan.
Väestöannoksena laskettuna säteilyvaikutukset tuotettua energiayksikköä ja käytettyä luonnon-uraanimäärää kohden ovat selvitysten mukaan suoran loppusijoituksen ja jälleenkäsittelyn vaihtoeh-doissa olennaisesti samantasoiset, kun otetaan huomioon myös jälleenkäsittelylaitokselta ilmaan va-pautuviksi oletetut pitkäikäisten radioaktiivisten aineiden päästöt. Siinä tapauksessa taas, että jälleen-käsittelyssä erotettu uraani ja plutonium jäisivät kokonaan hyödyntämättä reaktorien polttoaineena tai uudelleenkäytön osuutta ei huomioida laskelmassa, suoran loppusijoituksen voidaan katsoa aiheutta-van pienemmän väestöannoksen käytettyä uraanimäärää kohti kuin jälleenkäsittelyvaihtoehto. Joka tapauksessa sekä käytetyn ydinpolttoaineen että lasitetun korkea-aktiivisen jälleenkäsittelyjätteen lop-pusijoitusta koskevat tutkimustulokset vahvistavat käsitystä, että loppusijoitus voidaan toteuttaa tur-vallisesti ja että väestön yksilöiden vuotuiset enimmäissäteilyannokset jäävät selvästi viranomaisten asettamien rajojen alapuolelle.